《机械设计基础1》-第2章

2.1平面四杆机构的类型与应用平面四杆机构种类繁多,铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式,其他形式的四杆机构可以看作是它的演化形式。一、平面四杆机构的基本形式全部用转动副相连的平面四杆机构称为铰链四杆机构。如图2-1(a)所示,机构中固定不动的构件4称为机架,与机架相连的构件1、3称为连架杆,不与机架直接连接的构件2称为连杆。能作整周转动的连架杆1称为曲柄,只能在一定范围内摆动的连架杆3称为摇杆。若组成转动副的两构件作相对整周转动,则该转动副(如A、B副)称为周转副。若组成转动副的两构件不能作相对整周转动,则该转动副(如C、D副)称为摆转副。下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用根据两连架杆是曲柄或摇杆的不同,铰链四杆机构可分为:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。1.曲柄摇杆机构若铰链四杆机构中的两连架杆一个为曲柄,另一个为摇杆,则称其为曲柄摇杆机构。如图2-1(a)所示,构件1为曲柄,构件3为摇杆。曲柄和摇杆可分别作原动件,相应另一构件为从动件。当曲柄为原动件,摇杆为从动件时,可将曲柄的连续转动转变成摇杆的往复摆动。如图2-2所示的雷达天线俯仰机构。当曲柄1缓慢匀速转动时,通过连杆2使摇杆3在一定角度范围内摆动,从而调整雷达天线俯仰角的大小。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用当摇杆为原动件,曲柄为从动件时,可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的连续转动,这种机构在以人力为动力的机械中应用较多。如图2-3所示的缝纫机踏板机构,当踏板1作往复摆动时,通过连杆2使曲柄3做整周连续转动,带动带轮和机头转动进行缝纫工作。2.双曲柄机构若铰链四杆机构中的两连架杆均为曲柄,称其为双曲柄机构。如图2-1(b)所示,构件1和构件3均为曲柄。当按一定尺寸设计双曲柄机构时,可将匀速转动转变为变速转动。如图2-4所示的惯性筛机构,当主动曲柄1匀速转动时,从动曲柄3作变速转动,再通过构件4使筛子5产生变速直线运动,利用加速度产生的惯性力使颗粒材料在筛子上往复运动,达到筛分的目的。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用双曲柄机构中,如果相对两杆件的长度分别相等且平行,可构成如图2-5所示的正平行四边形机构。其运动特点是两连架杆的转动方向相同,角速度相等,连杆作平行移动。需要注意的是,该机构当4个铰链中心处于同一直线AB1DC1时,会出现运动不确定状态。如图2-5中,当主动曲柄由AB1转到AB2时,从动曲柄可能转到DC2,也可能转到DC′2。为消除这种运动不确定状态,除利用从动曲柄本身的质量或附加转动惯量较大的飞轮(依靠其惯性导向)外,还可以采用机构错位排列的方法,使两组正平行四边形机构错开一定角度固联组合,如图2-6所示,当一组处于水平共线位置AB′DC′时,另一组处于正常位置,使机构保持确定运动状态。另外,消除机构运动不确定性也可以采用加虚约束的方法,如图2-7所示,机车车轮联动机构利用第3个平行曲柄EF、E′F′消除机构的运动不确定状态。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用双曲柄机构中,如果相对两杆件的长度分别相等但不平行,可构成如图2-8所示的反平行四边形机构,其运动特点是两连架杆转动方向相反且角速度不等。图2-9所示的窗门启闭机构是反平行四边形机构的应用实例。窗门启闭机构利用两曲柄转向相反的运动特性,使两扇窗门同时敞开或关闭。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用3.双摇杆机构若铰链四杆机构中的两个连架杆均为摇杆,称其为双摇杆机构。如图2-1(c)所示,构件1和构件3均为摇杆。图2-10所示港口用的鹤式起重机是双摇杆机构的应用实例。图2-10中,当摇杆AB摆动到AB′时,另一摇杆CD随之摆动到C′D,使悬挂在连杆BC延长部分E处的吊钩在近似水平直线EE′上移动,避免因不必要的升降而引起的能量消耗。双摇杆机构中,若两摇杆长度相等并最短,构成等腰梯形机构。图2-11所示轮式车辆的前轮转向机构是等腰梯形机构的应用实例。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用图2-11中,当车辆转弯时,与前轮固连的两摇杆摆动角度β和δ不等。如果在任意位置都能使两前轮轴线的交点P落在后轮轴线的延长线上,则当整个车身绕P点转动时,4个车轮都能在地面上纯滚动,避免轮胎滑动,等腰梯形机构能近似满足这一要求。二、平面四杆机构的演化形式铰链四杆机构通过改变构件、运动副的形状或尺寸以及选用不同的构件为机架,可以演化成一些其他形式的平面四杆机构。机构的演化,不仅是为了满足运动方面的要求,还往往是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要。掌握这些演化方法,有利于对连杆机构进行创新设计。通常的演化方法有如下几种。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用1.改变构件的形状和运动尺寸在如图2-12(a)所示的曲柄摇杆机构中,若以滑块代替摇杆CD,如图2-12(b)所示,即演化为具有曲线导轨的曲柄滑块机构。若将图2-12(a)中摇杆CD的长度增至无穷大,即D点延长到无穷远,曲线导轨将拉直,若滑块的导路不通过曲柄回转中心A,而是偏离一段距离e,演化为图2-12(c)所示的偏置曲柄滑块机构。若将导路移动至使其通过曲柄回转中心A,如图2-12(d)所示,演化为对心曲柄滑块机构。曲柄滑块机构广泛应用于冲床、空气压缩机、活塞式内燃机等机械中。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用图2-12(d)所示的曲柄滑块机构中,若将连杆2演化成滑块,则演变成图2-13(a)所示的双滑块机构。设想如果把连杆2的长度无限延长,连杆2上B点相对于转动副C的运动轨迹将变成直线,则该机构可进一步演化为图2-13(b)所示的正弦机构。该机构中,从动件3的位移与原动件1的转角的正弦成正比。正弦机构多用于仪表、解算装置等。2.改变运动副的尺寸如图2-14(a)的曲柄滑块机构中,当曲柄AB的尺寸较小时,由于结构、工艺和强度等方面的需要,将回转副B的半径增大到超过曲柄的长,使曲柄成为绕点A转动的圆盘1。上一页下一页返回2.1平面四杆机构的类型与应用该圆盘的几何中心为B,转动中心为A,二者不重合,圆盘1称为偏心轮,该机构称为偏心轮机构,如图2-14(b)所示。偏心轮机构中,几何中心B与转动中心A之间的距离称为偏心距,它与等效曲柄滑块机构中曲柄的长度相等。偏心轮机构在锻压设备、柱塞泵等中应用较广。3.取不同构件为机架运动链选用不同的构件为机架可演化出不同形式的机构,这种演化方法称为机构的倒置。机构倒置不改变运动链的尺寸和各构件之间的相对运动关系。铰链四杆机构的3种基本形式均可以通过对同一运动链分别取不同的构件为机架而形成。曲柄滑块机构中,取不同的构件为机架,可演化出导杆机构、摇块机构和定块机构。上一页返回2.2平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性包括运动特性和传力特性,这些特性不仅反映了机构传递和变换运动与力的性能,而且也是四杆机构类型选择和运动设计的主要依据。一、铰链四杆机构有周转副的条件铰链四杆机构是否具有周转副,取决于各杆的相对长度。如图2-19所示,设四杆机构各杆的长度分别为a、b、c、d。如果转动副A为周转副,则AB杆能绕A点做整周转动。当AB杆和AD杆两次共线时,可分别得到△DB1C1和△DB2C2。根据三角形任意两边之和大于等于第三边的定理,可得下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

将以上三式两两相加,得即AB杆应为最短杆之一,其余3个杆中至少有1个杆为最长杆。由上述各式分析,可得出转动副A为周转副的条件是:(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和,为杆长条件;(2)周转副是由最短杆与相邻杆组成的。当铰链四杆机构的各杆长度不满足杆长条件时,该机构中不存在周转副,只能得到双摇杆机构。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

当铰链四杆机构的各杆长度满足杆长条件时,有最短杆参与构成的转动副都是周转副,而其余的转动副都是摆转副。曲柄是连架杆,周转副处于机架上才能形成曲柄。因此,取不同构件为机架时,可得到3种基本形式的铰链四杆机构。(1)取最短杆为机架时,机架上有1个周转副,可得到双曲柄机构。(2)取最短杆的邻边为机架时,机架上只有2个周转副,可得到曲柄摇杆机构。(3)取最短杆的对边为机架时,机架上只有摆转副,可得到双摇杆机构。该机构连杆上的两个转动副都是周转副,故连杆能相对于连架杆作整周回转。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

图2-20风扇摇头机构即利用这一特性,风扇电机位于摇杆2上,铰链B处装有与连杆固结成一体的蜗轮,蜗轮与电机轴上的蜗杆相啮合。电机转动时,通过蜗杆带动蜗轮,使连杆绕B点做整周转动,从而使两连架杆作往复摆动,实现风扇的摇头。二、急回运动在图2-21所示,当原动件曲柄AB转动1周时,有两次与连杆BC共线。在这两个位置,铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最长和最短。相应地,从动摇杆CD分别位于两个极限位置C1D和C2D,其夹角φ称为摇杆的摆角,对应的原动件曲柄两位置间所夹的锐角θ称为极位夹角。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

设曲柄以匀角速度ω逆时针转动,由AB1转到AB2时,曲柄转角α1=180°+θ,摇杆由位置C1D摆动到C2D,摆角为φ,设所需时间为t1,摇杆CD的平均角速度ω1=φ/t1;当曲柄AB再继续从AB2位置转至AB1时,其对应转角α2=180°-θ,摇杆由C2D位置摆回到C1D,摆角仍为φ,设所需时间为t2,摇杆CD的平均角速度ω2=φ/t2。虽然摇杆往复摆动的摆角相等,但是相应的曲柄转角不等,α1>α2,而曲柄又是匀速转动,所以有t1>t2,ω1<ω2。由此可见,当曲柄匀速转动时,摇杆在去程和回程中往复摆动的平均角速度不同,摇杆这种性质的运动称为急回运动。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性为表明急回运动的急回程度,可用ω2与ω1的比值行程速度变化系数K来衡量,即由式(2-5)可知,机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠0,则K>1,机构具有急回特性;θ越大,则K越大,机构急回特性越显著。当给定行程速度变化系数K后,机构的极位夹角为上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

在设计具有急回运动的四杆机构时,一般是先根据工作要求选定K值,然后由式(2-6)计算出极位夹角θ,再设计各构件的尺寸。除曲柄摇杆机构外,偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构也具有急回运动特性。机构急回运动在工程上的应用主要有两种情况:第1种情况是工作行程慢速前进,以利切削、冲压等工作的进行,而回程为节省空回时间,要求快速返回,如牛头刨床、插床等;第2种情况是工作行程速度快,回程速度慢,如某些颚式破碎机,要求动颚板快进慢退,使已被粉碎的矿石及时退出动颚板,避免过粉碎。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

三、压力角和传动角生产实践中,不仅要求连杆机构能实现给定的运动规律,而且希望机构运转轻便、效率较高,具有良好的传力性能。传动角(或压力角)是评价机构传力性能的主要指标。如图2-22所示,若不考虑各运动副中的摩擦力、构件重力和惯性力的影响,连杆BC为二力杆,其作用于从动摇杆CD上的力F沿BC方向。作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度vc之间所夹的锐角α称为压力角。由图可见,力F在vc方向的有效分力F′=Fcosα,即压力角越小,有效分力越大。在连杆机构设计中,通常用压力角的余角γ,即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角来判断传力性能,γ称为传动角。因γ=90°-α,压力角α越小,传动角γ越大,机构传力性能越好,传动效率越高。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

机构运转时,传动角是变化的。为保证机构良好的传力性能,对于一般机械,通常取最小传动角γmin≥40°;对于颚式破碎机、冲床等大功率机械,可取γmin≥50°;对于小功率的控制机构和仪表,则可允许γmin<40°,只要不发生自锁即可。铰链四杆机构的最小传动角按以下关系计算。由图2-22中△ABD和△BCD可分别写出上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

二式联立可得对已给定的机构,杆长a、b、c、d均为已知,故∠BCD仅取决于原动件曲柄的转角φ,当φ=0°时,得∠BCDmin;当φ=180°时,得∠BCDmax。传动角是用锐角表示的,如图2-22所示,若∠BCD在锐角范围内变化,传动角γ=∠BCD,显然∠BCDmin即为传动角的极小值,出现在φ=0°的位置;上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

若∠BCD在钝角范围内变化,传动角γ=180°-∠BCD,显然∠BCDmax即对应传动角的另一极小值,出现在φ=180°的位置。因此,曲柄摇杆机构的传动角出现在曲柄与机架共线的两位置中一处。校核传动角时,只需将φ=0°和φ=180°分别代入式(2-9)中,求出∠BCDmin和∠BCDmax,然后按式(2-10)计算出两个传动角γ,其中较小的即为机构的最小传动角γmin,即上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

四、死点位置如图2-23所示,如果以摇杆CD为原动件,曲柄AB为从动件,当摇杆摆动到极限位置C1D和C2D时,连杆与曲柄共线,机构的传动角γ=0°,原动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心A,对A点不产生力矩,曲柄不能转动。机构的这种传动角为0的位置称为死点位置。机构在死点位置会出现卡死不动的现象,但如因冲击振动等原因使机构离开死点而继续运动时,从动件的运动方向是不确定的。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

机械设计中,常常利用机构的死点来实现特定的工作要求。例如图2-24所示的飞机起落架机构,在机轮放下时,连杆BC与从动件CD成一直线。此时,机轮(即原动件AB)上即使受很大的力,由于机构处于死点位置,起落架不会反转,飞机停放更加可靠。图2-25所示的工件夹紧机构也属这一原理的应用。当工件被夹紧时,铰链中心B、C、D共线,使机构处于死点位置,因此,无论工件加在杆1上的反作用力多大,也不能使杆3转动,保证在加工时,工件不会松脱;当需要取出工件时,向上扳动手柄,松开夹具。上一页下一页返回2.2平面四杆机构的基本特性

对传动机构来说,机构存在死点是不利的,必须采取适当措施,使机构能够顺利通过死点正常运转。可采用将两组以上的相同机构组合使用,使各组机构的死点相互错开排列的方法,如图2-7所示的机车车轮联动机构,其两侧曲柄滑块机构的曲柄位置相互错开了90°;也可利用从动件的惯性或采用安装飞轮加大惯性的方法,通过死点位置,如图2-3所示的缝纫机踏板机构,实际使用中,缝纫机有时会出现踏板踏不动或倒车现象,这是由于机构处于死点位置引起的。正常运转时,借助安装在机头主轴上的飞轮(即上带轮)的惯性作用,可以使缝纫机踏板机构的曲柄冲过死点位置。上一页返回2.3平面四杆机构的设计平面四杆机构设计的主要任务是根据给定的运动条件,确定机构运动简图的尺寸参数,同时还要满足结构条件、动力条件、运动连续条件等。生产实践中,对平面四杆机构设计的要求是多种多样的,通常可归纳为以下两类问题:(1)按照给定从动件的运动规律设计四杆机构;(2)按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。平面四杆机构的设计方法有图解法和解析法。图解法是利用各铰链之间相对运动的几何关系,通过作图确定各铰链的位置定出各杆长度,这种方法直观,设计简便,精度也能满足工作要求,适应于位置设计数目不多于3个的求解;下一页返回2.3平面四杆机构的设计解析法是借助计算机求解,精确度高,适应于对3个或3个以上位置设计的求解,尤其是对机构进行优化设计和精度分析十分有利。下面结合平面四杆机构的设计要求,介绍这两种方法的应用。一、按连杆给定的位置设计四杆机构按连杆给定位置设计四杆机构的关键是确定连架杆与机架组成的固定铰链中心的位置,并由此计算除连杆外的另外三杆长度。下面以炉门启闭机构为例,说明设计方法。如图2-26所示为加热炉门的启闭机构,炉门关闭时在位置E1,敞开时在位置E2。如果选定炉门上的两个铰链B及C的位置,试设计四杆机构来实现炉门启闭的操作。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计由于连杆BC上B、C两点的运动轨迹分别是以固定铰链中心A、D为圆心的两段圆弧,所以A、D必分别位于B1B2和C1C2的垂直平分线上,其设计步骤如下:(1)选取适当比例尺,绘出连杆两个位置的活动铰链B1、B2和C1、C2;(2)分别连接B1和B2、C1和C2,并作B1B2、C1C2的垂直平分线b12、c12;(3)由于A和D可以分别在垂直平分线b12和c12上任意选取,固定铰链中心A和D的位置将有无穷多个解。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计在实际设计时,还要考虑其他辅助条件,例如图2-26所示固定铰链装在y-y轴线上,使设计得到确定解。若给定连杆的3个位置,要求设计四杆机构,其设计方法与上述基本相同。如图2-27所示,由于B1、B2、B3点位于以固定铰链中心A为圆心的同一圆弧上,故运用已知三点求圆心的方法,作B1B2和B2B3的垂直平分线,其交点是固定铰链中心A。用同样方法,分别作C1C2和C2C3的垂直平分线,其交点便是另一固定铰链中心D。由AB1C1D即可计算出各杆长度。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计二、按给定的急回运动要求设计四杆机构在设计具有急回运动特性的四杆机构时,通常先确定机构的行程速度变化系数,然后根据构件在极限位置的几何关系,结合有关辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。下面以曲柄摇杆机构为例,介绍其设计方法。已知摇杆的长度lCD,摆角φ和行程速度变化系数K,试设计此曲柄摇杆机构。设计时确定固定铰链中心A的位置,并计算其他三杆的长度。如图2-28所示,设计步骤如下。(1)由给定的行程速度变化系数K,按式(2-6)计算极位夹角θ。(2)选取适当的比例尺,任选固定铰链中心D的位置,根据摇杆长度lCD和摆角φ,作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计(3)连接C1和C2点作直线C1M⊥C1C2和直线C2N,使∠C1C2N=90°-θ,C1M与C2N交于P点,由图可见∠C1PC2=θ。(4)作PC1C2的外接圆,在此圆周(弧C1C2和弧FG除外)上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心;连接AC1和AC2,因同一圆弧所对应的圆周角相等,∠C1AC2=∠C1PC2=θ;当A点向F(G)点靠近时,机构的最小传动角将随之减小,并趋于0,故铰链A适当远离F(G)点较为有利。(5)因极限位置处曲柄与连杆共线,曲柄和连杆的长度a和b满足式b+a=lAC2和b-a=lAC1,其中lAC1和lAC2分别为AC1和AC2的长度。所以,曲柄长度a=(lAC2-lAC1)/2,连杆长度b=(lAC1+lAC2)/2。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计此处A点是PC1C2外接圆弧上任选的点,所以仅按行程速度变化系数K设计,可得无穷多个解。实际设计中还需根据其他附加条件,如给定机架长度、曲柄长度、机构的最小传动角等,确定铰链A的位置。三、按两连架杆给定的对应位置设计四杆机构当铰链四杆机构的两连架杆转角之间要求满足一系列对应位置关系时,可采用解析法进行设计。解析法设计的关键是首先建立包含机构各尺寸参数和运动变量在内的解析式,然后根据已知的运动变量求解机构的尺寸参数。下面以铰链四杆机构为例,说明其设计方法。如图2-29所示,已知连架杆AB和CD的三对对应转角θ11、θ31,θ12、θ32,和θ13、θ33,要求确定各杆长度l1、l2、l3和l4。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计此机构各杆长度按同一比例增加或减小时,各杆转角间的关系不变,故可取l1=1,只需确定各杆的相对长度。用解析法建立机构的位置方程时,需将构件用矢量表示,并作出机构的封闭矢量多边形。如图2-29所示,构件1的长度为l1,方位角为θ1,l1为构件1的杆矢量,即l1=AB→。机构中其余构件均可表示为相应的杆矢量,这样就形成由各杆矢量组成的一封闭矢量多边形,即ABCDA。各杆矢量的方位角θ均应由x轴开始,并以沿逆时针方向计量为正,此处θ4=0。在这个封闭矢量多边形中,各矢量满足关系式为上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计将各矢量分别向x轴和y轴投影,可得以下关系式为将cosθ1和sinθ1移动到等式右边,再把二等式两边平方相加,即可消去θ2,整理后得上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计为简化上式,令则有上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计式(2-17)即为两连架杆转角之间的关系式。将已知的三对对应转角θ11、θ31,θ12、θ32,和θ13、θ33,分别代入式(2-17)可得到方程组由方程组可解出3个未知数P0、P1和P2,将它们代入式(2-14)、(2-15)、(2-16)即可求得l2、l3和l4。杆长l1、l2、l3和l4可同时乘以大于0的任意比例常数,所得机构都能实现对应的转角关系。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计若仅给定两连架杆的两对位置,则由式(2-17)只能得到两个方程,P0、P1和P2参数中的一个可以任意给定,所以有无穷解。若给定两连架杆的位置超过三对,则不可能有精确解,只能用优化或试凑方法求近似解。四、按给定点的运动轨迹设计四杆机构四杆机构运动时,其连杆作平面复杂运动,连杆上任一点将描绘出一条封闭曲线,称为连杆曲线。连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化。连杆曲线的多样性,使其在各种机械上得到广泛应用。如图2-30所示的搅拌机构,应保证连杆上E点能按预定的轨迹运动,以完成搅拌动作。上一页下一页返回2.3平面四杆机构的设计连杆曲线通常是高阶曲线,所以设计四杆机构使其连杆上某点实现给定的运动轨迹十分复杂。工程上利用事先编好的连杆曲线图谱进行设计,图2-31为《四杆机构分析图谱》之一。根据给定点的运动轨迹设计四杆机构时,可以从图谱中查找与要求实现的轨迹相似的曲线。如图2-31中的连杆曲线α5与所要求实现的轨迹相似,则描绘该连杆曲线四杆机构的各杆相对长度可在图中右下角查得,而描绘轨迹的点M在连杆上的位置从图中量得。最后,用缩放仪求出图谱中的连杆曲线和所要求的轨迹之间相差的倍数,即可计算得到四杆机构的各尺寸参数和描绘轨迹的点M在连杆上的位置。上一页返回2.4平面多杆机构四杆机构结构简单,设计制造比较方便,但其性能有局限性。生产中常用到多杆机构,以提高机构的性能。有些多杆机构可看成是由若干个四杆机构组合扩展而成的。下面举例说明多杆机构在生产实践中的应用。一、可实现力的放大图2-32所示为手动冲床机构,它是六杆机构,扳动手柄1,冲杆5进行上下运动。它可以看成是由两个四杆机构组成。第1个是由原动件摇杆1、连杆2、从动件摇杆3和机架6组成的双摇杆机构;第2个是由摇杆3、连杆4、冲杆5和机架6组成的摇杆滑块机构。前一个四杆机构的从动件3成为第2个四杆机构的原动件,使扳动手柄的力获得两次放大,增大了冲杆的作用力。下一页返回2.4平面多杆机构

二、可改变从动件的运动特性刨床、插床、插齿机等机器中的主传动机构,都要求刀具的运动具有急回特性。用一般的四杆机构,虽可满足急回要求,但在工作行程中,其等速性能不好。若采用多杆机构,可使其既有空回行程的急回特性,又有工作行程的等速性。如图2-33所示,Y52插齿机的主传动机构就是六杆机构,该机构可以看成是由两个四杆机构组成的,利用此六杆机构可使插刀在工作行程中得到近于等速的运动。三、可扩大机构从动件的行程图2-34所示为钢料推送装置的机构运动简图,采用六杆机构可使从动件5的行程扩大。上一页下一页返回2.4平面多杆机构

图2-35为广泛用于锻压设备中的肘杆机构。当从动件滑块5接近下死点时,由于速比vB/v5很大,故可用加于主动杆AB上的很小力F克服很大的生产阻力G,即可获得很大的机构利益,以满足锻压工作的需要。五、可实现机构从动件的停歇运动图2-36为双停歇六杆机构。该机构利用具有两段圆弧αα和ββ(二者半径相等)的连杆曲线实现的双停歇运动。两段圆弧αα和ββ的圆心分别在F和F′点,固定铰链在FF′的中垂线上。在原动件1连续运转的过程中,当连杆2上E点经过圆弧αα和ββ时,其从动件5分别在FG和F′G处作一段较长时间的停歇,且整个运动是连续平滑的。上一页返回2.5工程应用案例:多功能自动翻身床卧床患者喂食药物或进餐时,需要将上半身倾斜抬起,同时为了提高舒适性,还需要屈腿动作,也就是大腿和小腿之间保持一个舒服的角度。如图2-37所示,多功能自动翻身床屈腿机构可以实现以下两个功能:(1)机构运动时可以翘起患者背部床板;(2)可以使小腿所在床板与大腿所在床板保持一定角度,实现屈腿动作。该机构的设计要求:(1)床板总长度1900mm,大腿翻板长度350cm,小腿翻板长度590mm;(2)背部床板翘起角度为0°~40°,大腿板做定轴转动。根据要求选定设